发光二极管LEDs(Light Emitting Diodes)照明技术被广泛应用到现今社会的应用照明产业中。为了实现更高的光能利用效率,并且对照明应用目标接收面光型可控,基于非成像光学的光学设计工作成为了LED照明应用的重要课题。　　自由曲面透镜设计是LED光学设计的重要方法手段,传统自由曲面透镜设计对于光型的控制不够精确,对于扩展光源情况适用性不高。为了解决这些问题,本文重点进行了以下几个方面的工作:　　1.对于基于点光源的圆形照明光型,提出了照明接收面的圆形分割方法,该方法简便易于实现,对照明光型控制精确,准确率高。另外,对形成非均匀圆形光斑的自由曲面透镜也进行了讨论。　　2.提出了基于扩展光源圆形光场自由曲面透镜设计的反馈优化方法,利用光源模拟结果就行反馈优化迭代,得到在扩展光源下的均匀圆形光场。反馈优化算法能够有效避免在光学透镜和LED光源尺度可比拟的情况下,光学透镜的难以统一设计的问题。该方法还可用于设计新型LED封装结构。　　3.对于基于点光源LED矩形光场自由曲面透镜设计,提出了基于坐标旋转的照明面矩形分割方法,建立LED光源和照明接收面的一一对应关系。该方法能够在道路照明实际应用情况下,在矩形接收面得到均匀光斑,从而高效完成道路照明设计。另外,提出了形成非均匀矩形光斑的自由曲面透镜的设计方法。